专利名称：汽车超速告警提示的导航装置和方法
技术领域：
本发明涉及利用导航技术测定移动目标速度的装置，尤其是涉及一种汽 车超速告警的导航装置和其方法。
背景技术：
近年来，随着汽车产业的飞速发展和人们生活水平的不断提高，汽车的普 及已成为一种必然趋势，因此车辆的导航装置也得到了广泛的应用。现有的
导航技术主要分为三种，即GPS导航技术、GPSOne导航技术、GIS( Geographic Information system)导航技术。
车辆导航装置的基本原理， 一种是由其内置的GPS接收机接收到来自环 绕地球的24颗GPS卫星中的至少4颗所传递的数据信息，结合储存在车载导 航仪内的电子地图，通过GPS卫星信号确定的位置坐标与此相匹配，进而确 定汽车在电子地图中的准确位置，这也就是平常所说的定位功能；在定位的 基础上，通过多功能显视器，提供最佳行车路线，前方路况以及最近的加油 站、饭店、旅馆等信息。另一种是采用GPSOne技术的车辆导航装置，其内 置的接收机同时接收来自GPS卫星和移动蜂窝网络的位置数据，这些数据被 组合起来生成精确的三维定位；通过组合这两个信息源的信息，GPSOne定位 解决方案只需要少到一颗卫星和一个小区站点的信号就可以完成定位。
伴随GPS导航技术和GPSOne导航技术的发展，车辆导航装置的常见功 能已包括了精确定位、语音导航，路径规划，地址搜索等，对于指引用户行 驶路径方面其功能已经非常完善。然而，现有车辆导航装置无法提供车行速 度在某 一 限速路段超速的准确信息，虽然驾驶员可以通过视觉了解限速和超 速信息，但长时间容易引起视觉疲劳，从而降低了驾驶安全性。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种在汽车超速时能够告警的导航装置和方法，
结合导航^技术和路段限速信息，提醒驾驶员控制车速。
本发明提供一种汽车超速告警提示的导航装置，包括一接收和处理GPS和
/或GPSOne无线通讯信号的位置信号接收单元， 一存储各类电子地图数据和 汽车运行地理位置信息的存储单元， 一发送或输出超速告警音频信号的音频 单元， 一为导航装置提供电源供应的电源单元，以及一控制单元，该控制单 元与上述各单元连接，通过比较汽车行驶速度与所述地理位置信息的限速标 准，控制和实现所述导航装置的定位和超速告警提示。
本发明提供的导航装置，还包括FM发射单元，该单元与控制单元连接， 接收来自音频单元的音频信号并以FM载波方式发射。
本发明提供的导航装置，还包括速度传感单元，该单元与控制单元连接， 在所述导航装置无法接收到GPS信号和/GPSOne信号时，通过速度传感器获 得汽车运行的当前速度。
同时，本发明还提供一种汽车超速告警提示的方法，包括安装于汽车中 的导航装置，该装置至少包括位置信号接收单元，存储单元，音频单元以及 控制单元，包括步骤
1).所述控制单元根据获取的地理位置信息和速度信息，确定导航装置 的当前的4立置和运4亍速度；
2).所述控制单元根据当前位置信息，从存储单元的地理位置信息数据 中获取所处的道路信息和该道路或路段的限速标准；
准，若当前运行速度大于限速标准，则通过语音提示或图像提示当前速度超 过限速标准。
其中，所述语音提示是通过FM发射单元以射频方式发送到车载音响； 所述地理位置信息和速度信息由位置信号接收单元接收的GPS和/或GPSOne 信息提供；所述地理位置信息和速度信息是在所述位置信号接收单元无法检 测到GPS和/或GPSOne信号的情况下，由速度传感单元纟全测到的当前运行速 度，以及通过历史位置和当前运行速度确定的地理位置。
本发明提供的汽车超速告警的导航装置和方法，通过GPS导航技术和/
或GPSOne导^l技术，结合各道路信息和限速信息，不仅实现了车辆导航装 置的常见功能，还能够在汽车行驶超速时以语音或文字显示等方式提示使用 者汽车运行速度过快，从而提高了驾驶安全性。
图1是本发明装置优选实施例的原理方框图； 图2是本发明优选实施例系统软件组成框图； 图3是本发明优选实施例实现超速告警提示方法的流程图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步 说明。
具体实施例方式
参照图1，示出本发明装置优选实施例的原理方框图，示出了一种导航装 置ioo，该导航装置IOO安装在汽车上， 一方面用于汽车定位和导航，另一方 面用以实现本发明超速告警提示的目的。该导航装置100包括一位置信号接 收单元20,用于接收和处理GPS或GPSOne无线通讯信号，获取当前的地理 位置信息；存储单元30,用于存储各类电子地图数据和汽车运行中的地理位 置信息；音频单元40,发送或输出超速告警音频信号；FM发射单元50，接 收来自音频单元40的音频信号，并将音频信号以FM载波方式发射出去；电 源单元60，为导航装置IOO各组成单元提供电源；输入单元70,接收用户的 操作指令；显示单元80，显示定位或导航以及告警信息；以及一控制单元IO, 该单元分别与上述各单元连接，用于控制和实现该导航装置100的定位或导 航以及告警的各项功能。
本实施例还包括一速度传感单元90,该速度传感单元90能够检测其载体 的运动速度，并将该速度信息传送给控制单元10。
其中，所述的位置信号接收单元20与控制单元10连接，接收和处理GPS 和/或GPSOne信号，其至少包括一 GPS信号接收器和/或一 GPSOne信号接收 器，将接收到的GPS定位资料和/或移动蜂窝网络的位置数据通过运算后而得 到汽车的具体位置、速度和时间等导航信息。该位置信号接收单元20包括实
现该功能所必备的天线才莫块，射频模块，通信模块，运算模块以及运4亍的程 序指令。
所述存储单元30为与控制单元10进行数据交换的设备，其存储介质可
以为闪存介质、磁存储介质或光存储介质等。
所述音频单元40包括音频控制单元401和音频输出单元402，其中音频 控制单元401与控制单元10连接，接受控制单元10的控制并向音频输出单 元402输出音频信号。在控制单元10集成度高的情况下，音频控制单元401 可以集成在控制单元10的主要控制芯片中。其中音频输出单元402接收来自 音频控制单元401的音频信号，通过功率放大、滤波后将音频信号输出，该 音频输出单元402可以为扬声器、音箱或耳机等。
所述输入单元70将用户的操作指令转换为电气信号提供给控制单元10， 输入单元可以是键盘、鼠标、触摸屏、手写笔、触摸按键、滚轮按键、声控 装置等。所述显示单元80接收控制单元10的指令和各类地理位置数据或告 警提示信息，该单元可以为LCD, LED， OLED等。
其中电源单元60为导4元装置IOO冲是供电源供应，其可以为独立的电池电 源或者由汽车自身提供其电源，如通过一转换器连接汽车上的点烟器插座从 而输出电源。
另外，本发明实施例还包括至少一数据接口单元(未示出)，连接外部各 类数据处理系统，如计算机、手持式设备等，通过数据接口单元与各类数据 处理系统的数据交换，以更新控制单元10的系统软件和存储单元30中的电 子地图数据，以及作为存储或导出其它各类数据的外部接口 。
如上所述，本发明实施例还包括运行于控制单元10的系统软件，以实现 超速告警提示的功能。其中系统软件的组成如图2所示，至少包括
驱动程序，控制单元IO通过驱动程序可以控制所有硬件设备包括位置信 号接收单元20，存储单元30,音频单元40， FM发射单元50，电源单元60， 输入单元70，显示单元80，速度传感单元90的运行，同时能控制上述设备 间的相互通信。
操作系统，构建于上述驱动程序基础之上，通过处理器管理、存储管理、 设备管理、作业管理等机制，实现应用软件与系统硬件之间的相互联系，提供应用软件同系统石更件之间的访问4妄口 。燥作系统的类型如Linux， WinCE, Pocket PC, Windows Mobile ， Smart Phone, PalmOS, Symbian， uCos, pSos, Unix等。
导航应用软件，通过操作系统提供的系统调用访问驱动程序，获取导航 装置100的地理位置和运动速度信息；依据导航装置100的地理位置信息， 通过地图引擎及地理信息数据提供的访问接口 ，获取相关的地理信息数据并 显示出来，实现路径规划、自主导航、信息检索等功能；同时该导航应用软 件又包含超速告警模块。
超速告警模块，通过获取导航装置100的位置和速度信息，检索所在道 路的限速标准，如果在一定时间内导航装置100的运动速度大于所在道路的 限速标准，则通过语音提示或显示的方式通知使用者运动速度过快。
地图引擎及地理位置信息数据，其中地图引擎为应用软件，是查询、编 辑和输出地理位置信息数据的接口 。而地理位置信息数据包括物体的空间数 据和属性数据，空间数据为物体的地理位置数据，属性数据为物体的非空间 属性，如道路的名称、道路等级、道路的限速标准、房屋的门牌号等，在系统 中其以数据库或文件的形式存储于存储单元30中，在本实施例中，地理位置 信息数据的空间数据和属性数据为一一对应关系，如地理位置坐标点对应道 路名称，道路名称对应道路等级和限速标准，每条道路根据设计标准分成若 干个不同的限速标准，对应于其相应的地理位置。该地理位置信息数据可以 通过如前所述的数据接口单元连接外部数据处理系统进行更新。
一般地，如果同一道路的不同路段具备相同的限速标准，制作地理信息 数据时，可依据道路名称来设置该路段的限速标准信息，并存储到数据库中。 检索道路限速信息时，地图引擎可依据当前的地理位置得到当前的道路名称， 依据道路名称从地理信息数据库中获取当前的限速标准信息。
特别地，如果同一道路的不同路段具备不同的限速标准，制作地理信息 数据时，可依据道路名称和不同限速段的起始点来设置该路段的限速标准， 并存储到数据库中。检索道路限速信息时，地图引擎可依据当前地理位置得 到道路名称和所在限速路段，依据当前道路名称和所在限速路段从地理信息 数据库中获取当前的限速标准信息。
上述地理信息数据可以通过GIS系统(Geographic Information system,资 源与环境信息系统)进行采集，该系统是利用计算机存储、处理地理信息的 一种技术和工具，是一种在计算机软件、硬件支持下，把各种资源信息和环
境参数按空间分布或地理坐标，以一定格式和分类编码输入、处理、存储、 输出，以满足应用需要的人-机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和 综合分析，方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出， 满足各应用领域或研究工作的需要。
以下阐述汽车超速告警提示导航装置的系统实现原理。
所述导^li装置100通过位置信号接收单元20接收无线信号，如GPS信号 和/GPSOne信号，导航装置100可以明确知道自己的位置信息(如经绵度坐 标)和自己的速度信息；
导航装置100根据自身的地理位置信息，通过地图引擎或GIS系统的数 据检索功能了解自己所处的道路和该道路的限速标准；
导航装置100的控制单元10判断自身速度是否大于所处的道路限速标 准，如果大于限速标准，则通过语音或图像提示当前速度超过限速标准。
当导航装置100的速度接近道路的限速标准时，导航装置100的瞬时速 度可能会超过道路的限速标准，如果机械地以该瞬时速度作为判断依据，则 可能会引起频繁的超速告警或误报。因此，可以采用平均速度的方式如1秒、 10秒内的平均速度作为判断车速超过道路限速的标准，从而降低误报率。
无论以GPS信号接收器还是以GPSOne信号接收器作为信号接收装置时， 都会因为气象、地理环境、屏蔽或移动蜂窝网络的基站分布状况等原因，使 得接收装置在一定时间内无法得到位置信息和速度信息。因此在这一段时间 内，将无法判断导航装置100的速度是否超过限速标准。事实上，发生信号 丢失时，可以通过导航装置100的速度和信号丟失时的位置推算出导航装置 100的当前位置。如前所述，如果在导航装置100内增加一速度传感单元90, 该传感单元90包括一个速度传感器，在GPS信号或GPSOne信号丢失时，速 度传感器将获得速度传送给控制单元10，因此仍然可以精确的知道导航装置 IOO的速度，从而克服在信号丟失时无法获得车速的问题。当然，在对速度精 度要求不高的情况下，也可以省略该速度传感单元90，以信号丟失瞬间的运 行速度作为判断依据，而得出近似的车辆瞬时速度和位置信息，弥补信号丢
失时无法获得车速的缺陷。
对于此类导航装置的使用者来说，尤其希望得到的超速告警信号是明确 有效的。如果以导航装置100的内置扬声器作为语音输出设备，则会因为输
出功率的原因，使得告警信号听不清楚，因此可以采用FM发射技术发送到 车载收音机上，通过汽车音响播放出来，其声音输出功率将远大于内置扬声 器的输出功率，从而使告警效果得到显著提升。其中告警语音是事先录制并 存储于存储单元30中，地图引擎及地理数据向导航应用软件及其超速告警子 模块提供访问该语音提示数据的操作接口 。
其中，上述导航装置100在系统运行时，由于需要不断地获取其当前位 置速度信息，以做出及时有效的判断，因此导航应用软件及其子模块超速告 警模块或驱动程序包含至少一个循环处理程序或中断服务程序，以不断接收 从位置信号接收单元20接收的位置和速度信息。另外，由于需要不断比较导 航装置100的当前速度和道路的限速标准的大小关系，导航应用软件及其子 模块超速告警模块还包含至少一个循环处理程序，以不断比较导航装置100 的当前速度和道路的限速标准的大小关系,并发出超速告警语音提示。本循环 处理程序可以同获取位置速度信息的上述循环处理程序为同一程序。
汽车超速告警提示的导航装置实现导航的方法，如图3所示。
S200:当汽车启动时，导4元装置100启动定位与导航应用程序，同时超
速告警提示模块应用程序也启动；
S201:控制单元10检查位置信号接收单元20是否接收到GPS信号和/或
GPSOne信号，如果能够接收，则执行步骤S203;如果不能接收信号则执行
步骤S202;
S202:控制单元10从速度传感单元90获取当前的运动速度并存储到存 储单元30中；并记录获取速度信息的时间，以下执行步骤S204;
S203:控制单元10从位置信号接收单元20获取当前位置和当前速度并 存储到存储单元30中，同时记录该获取位置和速度的时间，以下执行步骤 S205;
S204:控制单元10记录的通过历史位置和当前速度计算出当前位置并存 储到存储单元30中，并记录该时间，以下执行步骤S205;
S205:控制单元10依据当前位置从存储单元30中获取当前道路的限速
标准；
S206:控制单元IO依据配置信息决定是否需要比较瞬时速度，如果需要 比较瞬时速度则执行步骤S208;如果不需要比较瞬时速度则执行步骤S207;
S207:控制单元IO依据历史速度信息计算一定时间范围内的平均速度；
S208:控制单元IO判断当前速度是否大于限速标准，如果大于限速标准 则执行步骤S210,如果不大于限速标准则执行步骤S201;
S209:控制单元10判断一定时间范围内的平均速度是否大于限速标准， 如果大于限速标准则执行步骤S210,如果不大于限速标准则执行步骤S201;
S210:控制单元10从存储单元30中获取超速告警语音提示音频数据并 解码；
S211:控制单元IO依据配置信息或用户输入判断是否需要FM发射，如 果需要FM发射则执行步骤S212，如果不需要则执行步骤S214;
S212:控制单元10启动FM发射单元50并进行初始化，设置发射频点， 并4丸行步骤S213;
S213:控制单元10设置音频控制单元401的音频输出通道为FM发射单 元50的音频输入通道，并执行步骤S215;
S214:控制单元10设置音频控制单元401的音频输出通道为音频输出单 元402的音频输入通道，并执行步骤S215;
S215:控制单元10将解码后的告警提示音频数据传送到音频控制单元 401的音频输入通道并输出，同时继续执行步骤S201 。
当然，上述告警提示信息也可以通过显示单元80提示使用者超速的信息。
另外，上述装置作为汽车定位、导航、道路规划等的应用在此不再赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围， 凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接 或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
权利要求
1. 一种汽车超速告警提示的导航装置，包括一接收和处理GPS和/或GPSOne无线通讯信号的位置信号接收单元，一存储各类电子地图数据和汽车运行地理位置信息的存储单元，一发送或输出超速告警音频信号的音频单元，一为导航装置提供电源供应的电源单元，以及一控制单元，该控制单元与上述各单元连接，通过比较汽车行驶速度与所述地理位置信息的限速标准，控制和实现所述导航装置的定位和超速告警提示。
2. 如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，还包括FM发射单元， 该单元与控制单元连接，接收来自音频单元的音频信号并以FM载波方式发 射。
3. 如权利要求1所述的导航装置，其特征在于，还包括速度传感单元， 该单元与控制单元连接，在所述导航装置无法接收到GPS信号和/GPSOne 信号时，通过速度传感器获得汽车运行的当前速度。
4. 如权利要求1至3任一权利要求所述的导航装置，其特征在于，还 包括数据接口单元，该接口单元与控制单元连接，用于连接外部数据处理系 统进行数据交换。
5. 如权利要求1至3任一权利要求所述的导航装置，其特征在于，所 述控制单元中包括超速告警模块，若在一定时间内所述导航装置的运行速度 大于所在道路的限速标准，超速告警模块则通过语音方式或显示方式作出告 警提示。
6. —种汽车超速告警提示的方法，包括安装于汽车中的导航装置，该 装置至少包括位置信号接收单元，存储单元，音频单元以及控制单元，其特 征在于，还包括步骤1).所述控制单元根据获取的地理位置信息和速度信息，确定导航装置的当前的位置和运4亍速度；2).所述控制单元根据当前位置信息，从存储单元的地理位置信息数据 中获取所处的道路信息和该道路或路段的限速标准；3 ).所述控制单元判断当前运行速度是否大于所处道路或路段的限速标 准，若当前运行速度大于限速标准，则通过语音提示或图像提示当前速度超 过限速标准。
7. 如权利要求6所述的汽车超速告警提示方法，其特征在于，所述语音 提示是通过FM发射单元以射频方式发送到车载音响。
8. 如权利要求6或7所述的汽车超速告警提示方法，其特征在于，所述 地理位置信息和速度信息由位置信号接收单元接收的GPS和/或GPSOne信息提供。
9. 如权利要求6或7所述的汽车超速告警提示方法，其特征在于，所述 地理位置信息和速度信息是在所述位置信号接收单元无法检测到GPS和/或 GPSOne信号的情况下，由速度传感单元检测到的当前运行速度，以及通过 历史位置和当前运行速度确定的地理位置。
10. 如权利要求6或7所述的汽车超速告警提示方法，其特征在于，所 述当前运行速度是一 定时间范围内的平均速度。
全文摘要
本发明提供一种汽车超速告警提示的导航装置，包括一接收和处理GPS和/或GPSOne无线通讯信号的位置信号接收单元，一存储各类电子地图数据和汽车运行地理位置信息的存储单元，一发送或输出超速告警音频信号的音频单元，一为导航装置提供电源供应的电源单元，以及一控制单元，该控制单元与上述各单元连接，通过比较汽车行驶速度与所述地理位置信息的限速标准，控制和实现所述导航装置的定位和超速告警提示。本发明还提供一种汽车超速告警提示的方法。不仅实现了汽车导航装置的常见功能，还能够在汽车行驶超速时以语音提示或文字显示等方式告知使用者汽车运行速度过快，从而提高驾驶安全性。
文档编号G08G1/0962GK101206803SQ20061016831
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月18日 优先权日2006年12月18日
发明者刘一宁 申请人:深圳市朗科科技有限公司